生物监测及其在线监测在水环境污染中的应用

文章阐述了生物监测技术综合分析水环境污染物的环境行为,对保护有限的水资源和维持生态系统健康具有重要意义,介绍了生物监测的基本方法及其水体监测中的应用研究。     

Significance of adverse outcome pathways in biomarker-based environmental risk assessment in aquatic organisms

In environmental risk assessments (ERA), biomarkers have been widely used as an early warning signal of environmental contamination. However, biomarker responses have limitation due to its low relevance to adverse outcomes (e.g., fluctuations in community structure, decreases in population size, and other similar ecobiologically relevant indicators of community structure and function). To mitigate these limitations, the concept of adverse outcome pathways (AOPs) was developed. An AOP is an analytical, sequentially progressive pathway that links a molecular initiating event (MIE) to an adverse outcome. Recently, AOPs have been recognized as a potential informational tool by which the implications of molecular biomarkers in ERA can be better understood. To demonstrate the utility of AOPs in biomarker-based ERA, here we discuss a series of three different biological repercussions caused by exposure to benzo(a)pyrene (BaP), silver nanoparticles (AgNPs), and selenium (Se). Using mainly aquatic invertebrates and selected vertebrates as model species, we focus on the development of the AOP concept. Aquatic organisms are suitable bioindicator species whose entire lifespans can be observed over a short period; moreover, these species can be studied on the molecular and population levels. Also, interspecific differences between aquatic organisms are important to consider in an AOP framework, since these differences are an integral part of the natural environment. The development of an environmental pollutant-mediated AOP may enable a better understanding of the effects of environmental pollutants in different scenarios in the diverse community of an ecosystem.     

纳米颗粒的危害及在水体中的去除研究进展

纳米颗粒具有独特的物理化学性质且种类较多,广泛应用于多个领域.在使用的同时,纳米颗粒不可避免地通过各种途径进入水环境中,进而对生物及人类造成危害.针对近来出现的纳米颗粒,介绍了其对环境的影响及在水体中的主要去除方法,并展望了水环境中纳米颗粒的研究方向.     

利用第二缺氧段硝酸盐氮浓度作为MUCT工艺运行控制参数

以模拟生活污水为对象考察了第二缺氧段硝酸盐氮质量浓度(SNO-3)作为MUCT工艺运行控制参数的可行性.将进水COD质量浓度恒定为(290±10)mg.L-1,TN质量浓度恒定为(55±0.5)mg.L-1,TP质量浓度恒定为(7.0±0.5)mg.L-1,改变第二缺氧段硝酸盐氮质量浓度以比较各段出水TN和TP质量浓度.结果表明,SNO-3值显著影响着出水TN和TP质量浓度,控制内循环回流量维持SNO-3为2.5 mg.L-1,可实现MUCT工艺的最优控制.利用各段硝酸盐氮和TP平均质量浓度进行的物料平衡计算结果表明SNO-3是影响厌氧段释磷量、第一缺氧段和第二缺氧段硝酸盐氮反应量、第二缺氧段吸磷量的重要参数.     

亚硝酸对聚磷菌好氧吸磷抑制作用研究

为确定亚硝酸对聚磷菌好氧吸磷的抑制作用,利用批量实验研究了在不同pH下不同浓度的亚硝态氮对聚磷菌好氧吸磷过程的影响.实验结果表明,亚硝酸对聚磷菌好氧吸磷具有更直接的影响;亚硝酸质量浓度达到0.001 00 mg/L时,聚磷菌好氧吸磷即会受到50％的抑制.聚磷菌受到较低浓度的亚硝酸抑制时,其在无亚硝酸存在的环境中好氧吸磷能力基本能恢复.     

湿生环境中丛枝菌根(AM)对香蒲耐Cd胁迫的影响

湿生植物在城市景观绿化和美化中应用越来越多,但也经常遭遇环境污染胁迫的问题.大量研究证实丛枝菌根(AM)可提高陆生植物耐受环境污染胁迫的能力,但对湿生植物的影响却鲜有认识.通过水培实验,探索接种AM真菌(Glomus etunicatum)对香蒲(Typha latifolia)耐受Cd2+(0、2.5、5.0 mg·L-1)胁迫的影响,旨在为评估菌根技术能否用于提高湿生植物抗耐环境污染胁迫的能力提供参考.结果表明,在湿生环境中AM真菌可与香蒲建立良好的共生关系,侵染率高于30%,但菌根化香蒲移入水溶液1个月后侵染率均呈下降趋势,最大下降25.5%(P0.05).AM增加了香蒲子叶的色素含量和POD酶活性,提高了根系的泌氧速率,但仅显著促进了5 mg·L-1Cd2+下香蒲的生长.虽然高浓度Cd2+抑制了香蒲的生长且侵染率下降,但AM仍能促进两个Cd2+浓度下香蒲对Cd的吸收,地上、地下部Cd含量最大增加40.24%和56.52%.本研究表明,AM具有增强湿生植物抗耐和修复环境重金属污染的潜力.     

聚磷菌与聚糖菌竞争影响因素的研究进展

根据国内外文献的有关报道,综述了在强化生物除磷系统中聚糖菌与聚磷菌相互竞争的有关影响因素,并指出了今后的研究方向。     

各国水体沉积物重金属质量基准的差异及原因分析

对8种重金属的海洋和淡水沉积物的质量基准进行了Box-Whisker图解分析,结果表明,各国水体沉积物重金属质量基准值均在2－3个数量级范围之间变化,相差超过4－5个数量级的极大值的出现,则通常与局部区域沉积物的污染程度和实验所用测试生物的敏感性有关,同时剖析了造成基准差异性的原因,以便从总体上对我国水体沉积物质量基准的制定有所启发和借鉴。     

水生生物对碳基纳米材料的物种敏感性分布研究

碳基纳米材料(CNMs)是科学研究中最热门的材料之一,然而CNMs对生态物种具有潜在的毒害作用.为了评估CNMs对生态物种的生态风险,通过广泛查阅,整理与分析了5种CNMs对22种单一水生物种的急性毒性数据,基于均值效应浓度值(EC₅₀)构建物种敏感性分布(SSD)模型,并计算得到5%危害浓度(Hazardous Concentration for 5%of species,HC₅)和潜在影响比例(Potential Affected Fractions,PAF).研究结果发现：富勒烯(C₆₀)、石墨烯纳米片(GN)、氧化石墨烯(GO)、单壁碳纳米管(SWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)的HC₅值分别为1.88、0.37、0.13、1.31、0.74 mg·L^-1,表明二维石墨烯家族材料比零维C₆₀和一维碳纳米管对水生生物表现出更高的生态风险.与5种金属基纳米颗粒物(MNPs)相比,CNMs对水生生物的生态风险低于MNPs.通过对不同暴露浓度下CN...     

植物收割频率对水生植物滤床深度处理养猪废水的影响

采用水生植物滤床系统深度处理养猪废水,开展了不同收割频率条件下系统对污水净化效果的对比研究。实验结果表明,当水力负荷为5 cm/d时,植物收割频率的增加会降低系统对TN和TP的去除效果,而对COD的去除效果则无明显影响。当不进行植物收割时,系统对养猪废水的净化效果最好,对COD、TN和TP的平均去除率分别为71.26%、34.32%和29.52%。因此,合适的植物收割频率是强化APFB系统处理效果的关键因素。